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STL模型拓扑及形状信息提取算法的研究

作　者: 张耀
导　师: 张李超
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 热等静压 STL 特征网格模型 Z-map EZ-map 拓扑重构
分类号: TP301.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 51次
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内容摘要

热等静压数值模拟软件是通过有限元方法,实现制件和包套热等静压近净成形过程的精确计算机模拟,包括几何模型的可视化表达与交互式操作、有限元计算网格的自动剖分、有限元自动求解以及计算结果的可视化显示等功能。在软件实现方面,本文首先研究了热等静压软件中的前处理部分,针对无序四面体网格的拓扑重构,实现了基于散列函数的、线性时间复杂度的快速拓扑重构算法。并采用增量法实现了热等静压数值模拟软件中的后处理部分的三维实体实时截面查看功能,增量法可显著减少计算中的乘除法计算及其它重复计算,使对复杂三维网格模型进行多剖面的实时剖分成为可能。针对有限元模拟的前处理器中,自适应网格划分首先需要提取实体模型表面特征的问题,实现了一种三维模型表达方式,即Z-map模型,该模型可实现三维实体表面形状属性特征的快速提取。并对构建Z-map模型的算法进行了深入分析,通过实验证明该网格模型能够达到快速、精确地提取实体的有效信息的目的。对Z-map网格模型的空间复杂度问题进行了研究,实现了一种改进的,在保持原模型时间复杂度基础上的,大幅度降低空间复杂度的EZ-map网格模型。从运算速度,内存消耗,以及表面属性特征提取后的精确度三个方面对着两种模型进行了系统全面的比较。以上算法的主要实现已经应用在华中科技大学研制的粉末成形模拟软件PowerRP-IP上,并取得了良好的效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 粉末成型工艺概述  8-9
  1.2 CAE 软件概述  9-10
  1.3 三维实体模型特征的提取概述  10-11
  1.4 课题的来源及意义  11-12
  1.5 本文研究的主要内容  12
  1.6 本章小结  12-13
2 STL 三维模型快速拓扑重构  13-22
  2.1 引言  13
  2.2 STL 文件介绍  13-14
  2.3 拓扑重构算法  14-15
  2.4 哈希算法实现拓扑重构  15-19
  2.5 实验验证及示例  19-21
  2.6 本章小结  21-22
3 三维实体的实时剖分  22-33
  3.1 引言  22
  3.2 三维实体实时剖分的介绍  22
  3.3 三维实体实时剖分实现原理  22-28
  3.4 算法分析  28-29
  3.5 实验验证及示例  29-32
  3.6 本章小结  32-33
4 Z-map 与EZ-map 模型构建的研究  33-51
  4.1 引言  33
  4.2 Z-map 模型的介绍  33-34
  4.3 Z-map 模型原理及算法实现  34-40
  4.4 Z-map 算法分析  40-41
  4.5 EZ-map 模型介绍  41
  4.6 EZ-map 的意义  41-42
  4.7 EZ-map 的实现原理  42-45
  4.8 EZ-map 算法分析  45
  4.9 EZ-map 与Z-map 实验验证  45-48
  4.10 EZ-map 与Z-map 的应用实例  48-50
  4.11 本章小结  50-51
5 总结与展望  51-53
  5.1 全文总结  51
  5.2 研究展望  51-53
致谢  53-54
参考文献  54-56

STL模型拓扑及形状信息提取算法的研究

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